隧道工程培训教材

第一节洞身开挖施工

1. 适用范围

适用于客专范围内隧道洞身开挖施工。

2．作业准备

2.1内业技术准备

开挖施工前，组织技术人员认真学习、领会实施性施工组织设计，阅读、审核、施工图纸，澄清有关技术问题，熟悉规范和技术标准。制定施工安全保证措施，提出应急预案。对施工人员进行技术、安全交底，告知安全风险以及在过程中需采取的应急措施。对参加施工人员进行上岗前技术、安全培训，考核合格后持证上岗。

2.2外业技术准备

2.2.1对隧道开挖的中线、高程、方向进行复核，确保测量精度。

2.2.2对开挖的洞身围岩进行地质超前预报，探测前方围岩的性质，地质状况和不良地质状况，宏观掌握隧道段落围岩状况；同时采用地质钻机对隧道围岩进行直观探测，结合围岩、支护的变形监测，对围岩状况进行分析，其结果与施工图、施工组织设计进行比较，及时修正开挖、支护参数。

2.2.3检查高压风、水、电管路畅通，接头完好，施工机具性能符合施工要求，机械性能良好。隧道内排水系统完好。应急材料、物资准备妥当，安全设施功能良好。

3．技术要求

3.1隧道开挖中线、高程，开挖轮廓满足设计和规范要求，严格控制超欠挖。

3.2炮眼痕迹保存率符合规范要求。

3.3Ⅰ级围岩拱部平均线性超挖不大于10cm，最大超挖不大于20cm；Ⅱ～Ⅳ级围岩拱部平均线性超挖不大于一五cm，最大超挖不大于25cm；Ⅴ级围岩拱部平均线性超挖不大于10cm，最大超挖不大于一五cm；边墙平均线性超挖不大于10cm；拱脚和底脚以上1m范围严禁欠挖。

4．施工程序与工艺流程

4.1根据隧道围岩状况，隧道的开挖方法有全断面法、台阶法、三台阶法、CD（中隔壁）法、CRD（交叉中隔壁）法、双侧导坑法等，根据开挖方法的不同，每一循环隧道开挖的程序有所不同。全断面开挖是按隧道的设计轮廓一次开挖完成，；台阶法开挖分为两步，即上台阶开挖支护后进行下台阶开挖支护，完成一个开挖循环，适用于隧道内Ⅳ、Ⅴ级围岩地段；三台阶法将隧道一个断面分为七个小的断面进行开挖，即上断面开挖支护、中左断面开挖支护、中右断面开挖支护、下左断面开挖支护、下右断面开挖支护、核心土开挖、仰拱开挖支护，适用于适用于黄土隧道和Ⅴ级围岩地段；CD法和CRD法都用于比较软弱地层而且是大断面隧道的场合，CD法是用钢支撑和喷混凝土的隔壁将断面分割开进行开挖，CRD法是用隔壁和仰拱把断面上下、左右分割进行开挖，并在施工过程中每一步都用临时仰拱封闭断面。

4.1.1每分部开挖循环施工程序

施工准备→施工放样→钻孔台车（架）就位→钻孔→清孔、钻孔质量验收→装药、连接起爆网络→爆破→通风→排危→初喷→出碴→支护

4.1.1.1台阶法开挖施工程序

施工准备→上台阶开挖→下台阶开挖

4.1.1.2三台阶七步开挖法开挖施工程序

施工准备→上断面开挖→中左断面开挖支护→中右断面开挖支护→下左断面开挖支护→下右断面开挖支护→核心土开挖→仰拱开挖支护

4.1.1.3 CD法和CRD法开挖施工程序

施工准备→上左断面开挖支护→下左断面开挖支护→上右断面开挖支护→下右断面开挖支护→仰拱左断面开挖支护→仰拱右断面开挖支护→拆除中隔壁。

4.2工艺流程

洞身开挖施工作业流程详见图1

5．施工要求

5.1施工准备

隧道开挖前，利用超前预报、超前钻孔、监控量测等探测结果，分析研究围岩的性质，探明前方围岩的完整性、涌水、不良地质等情况，对洞身实际的围岩性质与设计图进行核对，确定开挖、支护参数。

5.1.1开挖方法、钻爆参数

根据围岩的软弱状况和隧道断面，选择合理的开挖方法，以少扰动为宗旨，把开挖对围岩的损伤程度控制在最小限度，最大限度的发挥围岩的自支护能力，确保隧道的施工和隧道主体安全。根据开挖方法，确定每开挖循环进尺，炮眼深度，选择合理的开槽方法，确定使用直眼掏槽或斜眼掏槽，开挖周边眼间距、开口位置选择合理，周边眼与辅助眼间距、布设方法选择合理，确定周边眼、辅助眼、掏槽眼、底板眼的装药方法、装药量，爆破的先后顺序，雷管的段别，炮眼间的起爆网络，引爆雷管使用电雷管。在开挖过程中，根据爆破效果和围岩的监测数据，不断修正爆破参数。

图1 洞身开挖施工作业流程

5.1.2支护参数

根据围岩的实际情况与设计图纸进行复核，如实际情况与设计不符时，应及时申请变更，选择合理的支护型式，并在施工过程中通过对支护的观察和收敛变形数据不断的修正支护参数，确保支护与围岩实际相符合。

5.2 施工工艺

5.2.1施工放样

放样时将隧道断面、隧道中线用红油漆精确地画在掌子面上，并作出明显的高程标识点。精确定位炮眼位置。

5.2.2钻孔

钻孔的精度是保证爆破成功的首要因素，同时选择合理的炮眼直径，控制与药卷之间的不耦合系数（一般控制在1.1～1.4之间）。精确控制钻孔位置、方向和深度，钻眼完毕，应按炮眼布置图

进行检查，并做好记录，经检查合格后，方可按设计装药结构进行装药和炮泥堵塞。钻孔时选用经验丰富的钻工司钻周边眼，尽量的减少钻孔偏差，减小开口偏差和钻孔孔底偏差以及方向偏差。根据目前一般隧道施工的实际情况，采用气腿式风动凿岩机钻孔，炮眼长度根据围岩状况，最大长度不超过4m，并视围岩的不同情况，合理选择进尺，外插角不大于5°，钻孔实际操作做到“准、平、直、齐”四个字，并采用“炮棍瞄准法”控制炮孔间的平行，并由经验丰富的老钻工精心指挥来确保钻孔的精度，其钻孔方向偏差控制在3cm/m～5cm/m以内。同时，应根据眼口位置及掌子面岩石的凹凸程度调整炮眼深度，以保证炮眼底在同一平面上。

5.2.3装药

装药量的多少和装药的方式是隧道光面爆破的关键，必须严格控制周边眼的装药量，应使药量沿炮眼全长合理分布，并合理选择炸药的品种和装药结构。合理控制周边眼的线装药密度，根据周边眼孔距、爆破层厚度、石质及炸药种类等综合考虑装药量，一般线装药密度控制在0.04～0.4kg/m 之间。在装药结构上，宜采用比炮眼直径小的小直径药卷连续或间隔装药，把药卷与钻孔间的不耦合系数控制在1.25～2.0之间，但药卷直径不应小于该炸药的临界直径，以保证稳定起爆。起爆雷管的段别选择合理，其安装位置精确，确保起爆的先后顺序。

5.2.4爆破

爆破前所有人员应撤在安全距离外。独头巷道安全距离不少于200m；相邻的上下坑道内不少于100m；相邻的平行坑道，横通道及横洞间不少于50m；全断面开挖进行深孔爆破（孔深3-4m）时，不少于500m。采用电雷管一次起爆。

5.2.5通风

爆破后应及时向隧道掌子面通风，排出和减低隧道内灰尘和炸药残留气体、风尘浓度，然后洒水降尘，使隧道内的环境符合职业健康标准，保护施工人员身心健康。

5.2.6初喷

通风后，应在清除开挖段危石后，对开挖断面轮廓初喷3～5cm混凝土，封闭开挖岩面。喷射混凝土作业应分段分片进行。喷射作业自下而上，应保持供料均匀，喷射连续，喷射时喷嘴应作偏心划圆或鱼摆等复合运动。喷嘴在沿隧道纵向作前后移动时应保持与受喷面等距，使受喷面均匀、密实。

5.2.7出碴

出碴时需专人统一指挥车辆，车辆在隧道内的行驶速度，已衬砌地段不大于20km/h，未衬砌地段不大于一五km/h，有施工作业地段不大于5km/h。弃碴弃于指定位置，应符合环保要求。出碴作业应做到及时、快速，以便及时封闭围岩施做初期支护。

5.2.8开挖断面检查

开挖出碴完毕后，对隧道开挖断面的轮廓尺寸、中线、高程进行检查，需符合设计及规范要求，再报监理工程师检查合格后，进行下道工序施工。

5.2.9支护